c则平衡常数K＝
c4
c3c22
0.4×1.23＝＝69.1。 0.1×0.1
(3)由题图可知，B所处的温度和压强均大于A，故vA(NH3) 【方法技巧】 对于同一个化学反应，平衡常数只受温度的影响，而转化率则受浓度、温度、压强等外界因素的影响。平衡常数与转化率之间存在一定的关系，用平衡常数可以计算转化率，用转化率也可以计算平衡常数。这类计算的基本方法都是“三段式”法。 10．当温度高于500 K时，科学家成功利用二氧化碳和氢气合成了乙醇，这在节能减排、降低碳排放方面具有重大意义。回答下列问题： (1)该反应的化学方程式为_____________________； 其平衡常数表达式为K＝_____________________。 (2)在恒容密闭容器中，判断上述反应达到平衡状态的依据是________(双选；填选项字母)。 a．体系压强不再改变 b．H2的浓度不再改变 c．气体的密度不随时间改变 d．单位时间内消耗H2和CO2的物质的量之比为3∶1 (3)在一定压强下，测得由CO2制取CH3CH2OH的实验数据中，起始投料比、温度与CO2的转化率的关系如图。 根据图中数据分析： ①降低温度，平衡向________方向移动。 ②在700 K、起始投料比③在500 K、起始投料比 －1 nn22 ＝1.5时，H2的转化率为________。 ＝2时，达到平衡后H2的浓度为a mol·L nn22 ，则达到平衡时CH3CH2OH的浓度为________。 解析 (1)由题给信息可得到该反应的化学方程式为2CO2＋6H2 500 K C2H5OH＋3H2O；该反应的平衡常数表达式为K＝ cc2 2 H5 2c3c6 22 。(2)该反 应为气体分子数减小的化学反应，当体系的压强不再改变时，反应达到平衡状态，另外氢气的浓度不再变化，也能说明反应达到平衡状态；由于在500 K时，所有物质均为气体，故在恒容状态下气体的密度恒为定值，密度不变不能说明反应达到平衡状态；根据化学方程式可知，任何单位时间内消耗H2和CO2的物质的量之比均为3∶1。(3)①由图中信息可知，其他条件不变时，升高温度，CO2的转化率降低，说明平衡向逆反应方向移动，故正反应为放热反应，即降低温度，平衡将向正反应方向移动。②700 K时，当氢气与二氧化碳的起始投料比 nn＋6H2 22 ＝1.5时，由图象可知二氧化碳的转化率为20%，由化学方程式：2CO2500 K C2H5OH＋3H2O，可计算出氢气的转化率为40%。③设起始时c(CO2) ＝x mol·L－1，则起始时c(H2)＝2x mol·L－1，有 2CO2＋6H2 500 K C2H5OH＋3H2O 起始(mol·L－1): x 2x 0 0 转化(mol·L－1): 0.6x 1.8x 0.3x 0.9x 平衡(mol·L－1): 0.4x 0.2x 0.3x 0.9x 0．2x＝a mol·L－1，则0.3x＝1.5a mol·L－1。 答案 (1)2CO2＋6H2 500 K C2H5OH＋3H2O cc2 2 H5 2c3c6 22 (2)ab (3)①正反应(或右) ②40% ③1.5a mol·L－1 11．(2024·佛山质检)甲醇水蒸气重整制氢(SRM)系统简单，产物中H2含量 高、CO含量低(CO会损坏燃料电池的交换膜)，是电动汽车氢氧燃料电池理想的氢源。反应如下： 反应Ⅰ(主)：CH3OH(g)＋H2反应Ⅱ(副)：H2(g)＋CO2 2 (g)＋3H2(g) ΔH1＝＋49 kJ/mol ＋H2O(g) ΔH2＝＋41 kJ/mol ＋2H2(g) ΔH3 温度高于300 ℃则会同时发生反应Ⅲ：CH3(1)计算反应Ⅲ的ΔH3＝________。 (2)反应Ⅰ能够自发进行的原因是____________，升温有利于提高CH3OH转化率，但也存在一个明显的缺点是__________。 (3)下图为某催化剂条件下CH3OH转化率、CO生成率与温度的变化关系。 ①随着温度的升高，CO的实际反应生成率没有不断接近平衡状态生成率的原因是______(填选项字母)。 A．反应Ⅱ逆向移动 B．部分CO转化为CH3OH C．催化剂对反应Ⅱ的选择性低 D．催化剂对反应Ⅲ的选择性低 ②随着温度的升高，CH3OH实际反应转化率不断接近平衡状态转化率的原因是_________________________。 ③写出一条能提高CH3OH转化率而降低CO生成率的措施 __________________________________________________。 (4)250 ℃，一定压强和催化剂条件下，1.00 mol CH3OH和1.32 mol H2O充分反应(已知此条件下可忽略反应Ⅲ)，平衡时测得H2为2.70 mol，CO有0.030 mol，试求反应Ⅰ中CH3OH的转化率为____________，反应Ⅱ的平衡常数为________________(结果保留两位有效数字)。 解析 (1)反应Ⅰ加上反应Ⅱ得到：CH3 ＋2H2(g) ΔH3＝＋ 90 kJ/mol。(2)反应自发进行的要求是ΔG＝ΔH－TΔS＜0，此反应的ΔH＞0， 所以反应自发进行的原因就是ΔS＞0，即反应为熵增反应。升温会促进反应Ⅲ的发生，提高CO的含量，而CO会损坏该电池的交换膜。(3)①工业生产中，一般不会等待反应达到平衡后再进行下一道工序，多数都是反应进行一段时间就将体系取出，所以一般来说，反应的速度越快，取出的体系就越接近应该达到的平衡态。随着反应温度的升高，速度加快，但是CO的生成率并没有接近反应的平衡态，说明该反应使用的催化剂对于反应Ⅱ几乎没有加速作用，所以C项正确，D项错误；三个反应都吸热，所以升温都正向移动，不会促进CO转化为甲醇，选项A、B都错误。②由①的叙述可以得到答案为升温反应速率加快。③加入水蒸气，可以提高甲醇的转化率，同时使反应Ⅱ的平衡向逆反应方向移动，从而降低了CO的生成率。加入更合适的催化剂，最好只催化反应Ⅰ，不催化反应Ⅱ，这样也能达到目的。(4)达到平衡时CO有0.03 mol，根据反应Ⅱ得到参与反应的氢气为0.03 mol，所以反应Ⅰ生成的氢气为2.73 mol(平衡剩余氢气2.7 mol)，根据反应Ⅰ，消耗的甲醇为0.91 mol，所以甲醇转化率为91%。根据反应Ⅰ的数据，消耗的水为0.91 mol，生成的CO2为0.91 mol，则剩余1.32－0.91＝0.41 mol水，在反应Ⅱ中应该消耗0.03 mol CO2，生成0.03 mol CO和0.03 mol水，所以达到平衡时，水为0.41＋0.03＝0.44 mol，CO2为0.91－0.03＝0.88 mol。所以反应Ⅱ的平衡常数为(设容器 0.03 体积为V)K＝ V2.7 ×0.44 VVV× 0.88 ＝ 1 ＝5.6×10－3。 180 答案 (1)＋90 kJ/mol (2)反应Ⅰ为熵增加的反应 CO含量升高，损坏燃料电池的交换膜 (3)①C ②升温反应速率加快 ③其他条件不变，提高n(水)/n(甲醇)的比例(或其他条件不变，选择更合适的催化剂) (4)91% 5.6×10－3
2024届高考化学一轮复习配餐作业： 化学平衡的移动和化学反应进行的方向
